KR100825612B1 - 연속주조기의 노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부에 복수의 불활성 기체가 연속적으로 공급됨으로써 노즐의 부분적인 침식에 의하여 노즐이 파공되는 경우 파공부위를 불활성 기체가 감싸서 보호하게 됨으로써 주조작업의 말기까지 주조작업을 연장할 수 있어 주조작업의 생산성을 증대시킬 수 있고, 고품질의 연속주조재를 생산할 수 있도록 개선된 연속주조기의 노즐에 관한 것이다.

본 발명은, 연속주조작업을 하기 위한 쉬라우드 노즐 또는 서브머지형 엔트리 노즐에 있어서, 원통형을 이루는 본체에는 파이프로 만들어지며 불활성기체가 이동하는 이중의 냉각관들이 배치되고, 상기 냉각관들은 몰드 플럭스 또는 몰드 파우더와의 화학반응을 억제하는 재질의 내화물과 성형 결합되어 본체에 내장되며, 연속 주조중 본체의 일부가 절손되면 냉각관으로부터 배출되는 불활성기체가 본체를 보호하여 추가적인 절손을 방지하고, 상기 원통형 그물망의 냉각관들 사이에는 이들이 서로 끼워지는 경우, 이들 사이에서 일정한 간격이 유지되도록 간격유지부재의 역할을 하는 금속 그물망이 배치되는 연속주조기의 노즐을 제공한다.

연속 주조기, 쉬라우드 노즐, 서브머지형 엔트리 노즐, 불활성기체, 몰드 플럭스(mold flux), 몰드 파우더(mold powder)

Description

연속주조기의 노즐{NOZZLE OF CONTINUOUS CASTING MACHINE}

제 1도는 본 발명에 따른 노즐이 적용되는 연속 주조기를 도시한 구성도;

제 2도의 a)및 b)는 종래의 기술에 따른 연속주조기의 노즐을 도시한 단면도;

제 3도의 a)및 b)는 본 발명에 따른 연속주조기의 노즐을 도시한 단면도;

제 4도는 본 발명에 따른 연속주조기의 노즐을 제작하기 위한 과정을 설명한 분해 사시도;

제 5도는 본 발명에 따른 연속 주조기의 노즐에 내장되는 내측 냉각관, 연결 그물망및, 외측 냉각관의 결합구조를 부분적으로 상세하게 도시한 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10..... 본체 15,20..... 냉각관

15a,20a.... 유입구 22..... 내화물

40..... 그물망 50a.... 내관 거푸집

50b.... 외관 거푸집 100.... 연속주조기

110.... 래들 112.... 쉬라우드 노즐

112a... 본체 120.... 턴디쉬

130.... 서브머지드 엔트리 노즐

135.... 몰드 140.... 몰드 플럭스 또는 몰드 파우더

본 발명은 연속 주조기에서 액상 금속이 내부에서 유동하고, 연속주조작업을 하기 위한 쉬라우드 노즐 또는 서브머지형 엔트리 노즐에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부에 복수의 불활성 기체가 연속적으로 공급됨으로써 노즐의 부분적인 침식에 의하여 노즐이 파공되는 경우 파공부위를 불활성 기체가 감싸서 보호하게 됨으로써 주조작업의 말기까지 주조작업을 연장할 수 있어 주조작업의 생산성을 증대시킬 수 있고, 고품질의 연속주조재를 생산할 수 있도록 개선된 연속주조기의 노즐에 관한 것이다.

일반적으로, 제철소의 연속주조기(100)에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 래들(110)의 하부에 쉬라우드 노즐(shroud nozzle)(112)이 위치되어 용강을 하부측의 턴디쉬(120)로 장입하고, 상기 턴디쉬(120)는 그 하부측의 서브머지형 엔트리 노즐(submerged entry nozzle)(130)을 통하여 몰드(135)에 용강을 주입하게 되며, 몰드(135)는 그 하부측으로 주조하고자 하는 연속주조재를 응고시켜 정해진 크기로 생산하게 된다.

이와 같은 연속주조기(100)에서는 예컨대, 두께가 230mm이고, 폭이 970 내지 2100mm 인 주편(슬래브)을 연속적으로 주조하는 경우, 내경이 70mm이고, 길이가 977mm 이며 통상의 유출구(132) 크기를 가지는 서브머지형 엔트리 노즐(130)과 수직 유출구(132)의 쉬라우드 노즐(112)이 사용된다.

상기 쉬라우드 노즐(112)은 도 2a)에 도시된 바와 같이 원통 직선형의 본체 구조(112a)를 이루며, 상기 서브머지형 엔트리 노즐(130)은 도 2b)에 도시된 바와 같이 원통 직선형의 본체 구조(130a)의 하부측에 두 방향으로 배향된 유출구(132)를 형성하며, 상기 유출구(132)는 수직으로 형성되거나 수직선에 대하여 180 도 사이의 적정 각도로 액상 금속 흐름을 편향시킨다.

따라서, 상기와 같은 쉬라우드 노즐(112) 또는 서브머지형 엔트리 노즐(130)(이하, 간단하게 노즐이라고 한다)들은 수직 및 적절한 편향 각도를 유지하여, 액상 금속의 유동 특성과 표면의 용강 와류현상을 안정시키고, 액상 금속과 노즐의 접촉면 표면 재질의 안정화를 통하여, 액상 금속과 몰드(135)를 윤활하기 위하여 투입하는 몰드 플럭스(mold flux) 또는 몰드 파우더(mold powder)(140)와의 화학 반응을 억제하여, 노즐의 침식을 억제하고 연속적인 주조작업을 이루고자 하는 것이다.

또한, 상기 종래의 노즐(112)(130)들은 유출구(132)에 인접한 부분에서 본체(112a)(130a)와는 다른 재질의 내화물(112b)(132b)로 형성되어 있다

또 다른 예로서는, 상기 노즐(112)(130)의 형상을 변경하여 노즐의 침식을 억제하고자 하는 방법등도 이미 선행기술로서 제시되고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 노즐(112)(130)들은 노즐의 유출구(132)를 통하여 유출된 액상 금속이 유출구(132)의 편향 각도에 따라서 특유의 유동 특성을 가진다. 즉, 상기 유출구(132)의 상부에서는 유동 속도가 느리고, 상기 노즐(112)(130)의 하부에 인접한 곳에서는 유동 속도가 빨라지는 등 매우 불균일하다. 상기 노즐(112)(130)은, 용융된 액상 금속의 표면에서는 상대적으로 큰 정상파를 생성하 며, 이러한 액상 금속의 표면에는 몰드(135)와의 마찰을 윤활시키기 위하여 몰드 플럭스(mold flux) 또는 몰드 파우더(mold powder)등이 도포되며, 또한, 상기 몰드(135)의 내부에서 응고된 주편의 인출을 위하여 몰드(135)에는 반복적으로 진동이 가해지고, 이러한 진동현상에 의하여 몰드(135)내의 용강에는 간헐적인 표면 와류가 발생된다.

이러한 모든 결과는, 액상 금속의 표면과 접촉하는 상기 노즐(112)(130)의 본체(112a)(130a) 외표면을 침식시키게 된다. 따라서 침식된 부분이 약화되며, 이와 같이 구조적으로 약화된 부분은 연속 주조 작업시 절손되어 노즐(112)(130)을 파손시키므로, 원하는 품질의 강재를 생산하지 못하며 결국은 연속 주조 작업을 중단시켜 작업샌산성을 크게 저하시키는 결과를 야기하게 된다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 연속 주조 작업시 액상 금속류(stream of liquid metal)의 유동을 제어하는 노즐이 절손되는 것을 방지하여 사용중인 노즐로서 주조작업의 말기까지 주조작업을 연장할 수 있어 주조작업의 생산성을 증대시킬 수 있고, 고품질의 연속주조재를 생산할 수 있도록 개선된 연속주조기의 노즐을 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 연속 주조기에서 액상 금속이 내부에서 유동하고, 연속주조작업을 하기 위한 쉬라우드 노즐 또는 서브머지형 엔트리 노즐에 있어서, 원통형을 이루는 본체에는 파이프로 만들어지며 불활성기체가 이동하는 이중의 냉각관들이 배치되고, 상기 냉각관들은 몰드 플럭스(mold flux) 또는 몰드 파우더(mold powder)와의 화학반응을 억제하는 재질의 내화물과 성형 결합되어 본체에 내장되며, 연속 주조중 본체의 일부가 절손되면 냉각관으로부터 배출되는 불활성기체가 본체를 보호하여 추가적인 절손을 방지하고, 상기 원통형 그물망의 냉각관들 사이에는 이들이 서로 끼워지는 경우, 이들 사이에서 일정한 간격이 유지되도록 간격유지부재(spacer)의 역할을 하는 금속 그물망이 배치되어짐을 특징으로 하는 연속주조기의 노즐을 제공한다.

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이하, 본 발명을 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 연속 주조기의 노즐(1)은 연속주조작업을 하기 위한 쉬라우드 노즐(112) 또는 서브머지형 엔트리 노즐(130)에 적용된다.

본 발명의 노즐(1)은 도 3에 도시된 바와 같이, 원통형을 이루는 본체(10)에는 불활성기체가 이동 가능한 파이프로 만들어진 이중의 냉각관(15)(20)들이 배치되고, 상기 냉각관(15)(20)들을 내장시키도록 몰드 플럭스(mold flux) 또는 몰드 파우더(mold powder)와의 화학반응을 억제하는 재질의 내화물(22)을 성형 결합하여 본체(10)를 이루게 된다.

즉, 본 발명의 노즐(1)은 내화물(22)로서 원통형의 본체(10)를 이루되, 그 내측에는 복수의 냉각관(15)(20)들이 코일형으로 이중 배치된다. 각각의 냉각관(15)(20)들은 복수의 유입구(15a)(20a)들을 갖추며, 상기 유입구(15a)(20a)를 통해서는 불활성 기체가 일정 압력으로 제공된다. 따라서 냉각관(15)(20)의 내부에는 불활성 기체가 일정압력을 유지하면서 충진되며, 각각의 냉각관(15)(20)들은 도 4에 도시 된 바와 같이 수평및 수직방향으로 엇갈려 짜여져서 원통형의 형상을 가짐으로서 그물망과 같은 구조들을 갖추며, 내측 냉각관(15)에 비하여 외측 냉각관(20)은 그 구조가 큰 것이지만, 대략 그 형상은 동일한 윤곽을 갖는 것이다.

한편, 상기 냉각관(15)(20)으로 공급되어지는 불활성기체의 압력은 턴디쉬(120) 또는 몰드(135)에 장입되는 용강의 철정압력을 고려하여 사전에 결정될 수 있으며, 해당 노즐(1)이 위치되는 부분의 철정압보다 크게 불활성 기체가 공급되어야 함은 물론이다.

뿐만 아니라, 상기 냉각관(15)(20)들은 그물망 구조로 절곡및 짜여짐이 용이하도록 알루미늄, 동, 구리등과 같이 연신율이 양호한 금속관으로 이루어질 수 있으며, 또는 가는 철제 관이어도 무방하다.

그리고, 상기와 같이 짜여진 원통형 그물망의 냉각관(15)(20)들 사이에는 이들이 서로 끼워지는 경우, 이들 사이에서 일정한 간격이 유지되도록 간격유지부재(spacer)의 역활을 하는 금속 그물망(40)이 배치될 수 있다.

이러한 본 발명의 노즐(1)은 도 3에 도시된 바와 같이 쉬라우드 노즐(112)이나, 서브머지드 엔트리 노즐(130)로 제작될 수 있으며, 그 제작방법은 도 4에 도시된 바와 같다.

즉, 원통형의 내관 거푸집(50a)의 외측에 내측 냉각관(15)을 끼우고, 상기 내측 냉각관(15)의 외측에는 그물망(40)을 씌운 다음, 상기 그물망(40)위에 외측 냉각관(20)을 끼워서 외관 거푸집(50b)에 내장한다. 그리고, 상기 내관 거푸집(50a)과 외관 거푸집(50b)의 사이에서 상,하 누출구멍들을 막은 다음, 내관 거푸집(50a)과 외관 거푸집(50b)의 사이 공간으로 몰드 플럭스(mold flux) 또는 몰드 파우더(mold powder)와의 화학반응을 억제하는 재질의 내화물(22)을 충진하여 성형시키고, 양생처리하는 것이다.

그리고, 서브머지드 엔트리 노즐(130)과 같이 양측으로 대향 형성되는 유출구(132)들을 가지는 경우에는 상기 거푸집(50a)(50b)들에 이러한 공간을 성형 슬리브(미도시)등으로 미리 형성하여 놓고 성형작업을 하면 쉽게 작업가능한 것이다.

상기한 구성에 의하면 만들어진 본 발명에 따른 노즐(1)은 종래의 노즐과 대체되어 사용시, 노즐 본체(10)의 내,외표면이 몰드 플럭스 또는 몰드 파우더와의 화학 반응에 의하여 침식되어 냉각관(15)(20)의 일부가 용강에 노출되면 냉각관(15)(20)내에 주입된 불활성기체가 누출되어 노즐 본체(10)의 파공된 부분과 용강사이에서 불활성기체를 누출시키고, 이러한 불활성 기체는 해당부분에서 파공부위의 보호막으로 작용하게 된다. 따라서, 더 이상의 추가적인 본체(10)의 파공이 진행되지 않으며, 그에 따라서 이러한 본 발명의 노즐(1)은 주조 말기까지 용강을 장입할 수 있고, 사용상태가 연장되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 노즐 본체(10)가 침식되어도 노즐 본체(10)의 내외부에서 용강에 노출되어 파공된 냉각관(15)(20)으로 부터 불활성 기체가 파공부위 주위로 분출됨으로서 용강에 의한 노즐 본체(10)의 추가적인 접촉을 방지하여 추가적인 절손을 방지한다.

따라서, 본 발명의 노즐(1)은 그 상태를 일정기간 유지할 수 있음으로써 용강 주입 작업이 원할하며, 주조작업이 중단됨이 없게 되어 생산성이 증대되며, 주조 말기까지 연속작업이 가능하여 고품질의 주편을 생산할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (3)

1. 연속 주조기(100)에서 액상 금속이 내부에서 유동하고, 연속주조작업을 하기 위한 쉬라우드 노즐 또는 서브머지형 엔트리 노즐에 있어서,

   원통형을 이루는 본체(10)에는 파이프로 만들어지며 불활성기체가 이동하는 이중의 냉각관(15)(20)들이 배치되고, 상기 냉각관(15)(20)들은 몰드 플럭스(mold flux) 또는 몰드 파우더(mold powder)와의 화학반응을 억제하는 재질의 내화물(22)과 성형 결합되어 본체(10)에 내장되며,

   연속 주조중 본체(10)의 일부가 절손되면 냉각관(15)(20)으로부터 배출되는 불활성기체가 본체(10)를 보호하여 추가적인 절손을 방지하고,

   상기 원통형 그물망의 냉각관(15)(20)들 사이에는 이들이 서로 끼워지는 경우, 이들 사이에서 일정한 간격이 유지되도록 간격유지부재(spacer)의 역할을 하는 금속 그물망(40)이 배치되어짐을 특징으로 하는 연속주조기의 노즐.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 냉각관(15)(20)들은 그물망 구조로 절곡및 짜여짐이 용이하도록 알루미늄, 동, 구리, 철제 관중의 어느 하나와 같이 연신율이 양호한 금속관으로 이루어질 수 있음을 특징으로 하는 연속주조기의 노즐.

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